Результат интеллектуальной деятельности: АЭРАТОР

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к аэрационным устройствам, и может быть использовано в металлургической, горной, химической и других отраслях промышленности.

Известен аэратор флотационной машины. Он содержит полый вал, установленный на нем полый усеченный конус с выступами на внешней поверхности и отверстием в нижнем основании. Кроме этого, аэратор содержит диск с радиальными лопатками и циркуляционное приспособление, выполненное в виде кольца, соединенного с радиальными лопатками (1). Указанный аэратор не обеспечивает распределения воздуха по аэрируемой поверхности, что снижает качество диспергирования воздуха и эффективность флотации. Кроме того, при нарушении равномерности выхода воздуха в зону диспергирования наблюдается смещение нижнего основания относительно оси, что ухудшает диспергацию.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является аэратор, включающий полый вал с установленным на нем полым усеченным конусом с отверстием в нижнем основании и с выступами и щелями, расположенными равномерно по боковой поверхности конуса у его нижнего основания за выступами, при этом высота щелей составляет не более 1/3 длины выступов (2). Наличие щелей позволяет распределять воздух более равномерно по конической поверхности аэратора, используя эжекционный эффект, возникающий при вращении аэратора за выступами усеченного конуса.

Расположение щелей у нижнего основания конуса за выступами приводит к тому, что воздух, выходящий из щели, попадает в область разрежения, образующуюся за задней кромкой выступа при вращении аэратора. Таким образом, снижается сопротивление выходящему воздуху и улучшаются условия его распределения по конической поверхности усеченного конуса. Кроме того, давление жидкости увеличивается к днищу камеры, что заставляет выходить воздух в зону наименьшего сопротивления, а именно через щели.

Недостатками известного аэратора является недостаточно равномерное распределение воздуха по поверхности аэратора, что снижает качество диспергированного воздуха и эффективность флотации. При больших расходах воздуха может наблюдаться одностороннее пробулькивание воздуха, выходящего из нижнего основания. Кроме того, к ухудшению диспергации приводит даже незначительное смещение нижнего основания аэратора относительно оси, так как нарушается равномерность выхода воздуха в зону диспергирования.

Предлагаемый аэратор решает задачу обеспечения качества диспергирования воздуха при больших расходах за счет стабилизации процесса диспергации путем равномерности распределения воздуха по конической поверхности аэратора.

Указанный технический результат достигается тем, что в аэраторе, включающем полный вал с патрубком для подачи воздуха и установленный на валу полный усеченный конус с отверстиями в нижнем основании с выступами и щелями, расположенными равномерно по боковой поверхности конуса у его нижнего основания за выступами, при этом высота щелей составляет не менее 1/3 длины выступов, согласно изобретению щели расположены по образующим усеченного конуса и выполнены высотой не менее 1/6 высоты конуса, при этом суммарная площадь щелей составляет не менее 30% площади сечения выходного отверстия патрубка для подачи воздуха.

Усеченный конус у нижнего основания выполнен с цилиндрической обечайкой. Выступы, за которыми расположены щели, выполнены с разновеликими пазами, расположенными выше щелей, при этом на соседних выступах пазы расположены по высоте в шахматном порядке.

Щель может быть выполнена трапецеидальной формы, при этом меньшее ее основание расположено сверху.

В нижней части щели установлена пластина для направления потока воздуха.

Щель может быть выполнена непосредственно за выступом, без зазора, и расположена против направления вращения конуса.

Новым в предлагаемом аэраторе является то, что щели расположены по образующим усеченного конуса и выполнены высотой не менее 1/6 высоты конуса, при этом суммарная площадь щелей составляет не менее 30% площади сечения выходного патрубка для подачи воздуха.

Новым также является то, что усеченный конус у нижнего основания выполнен с цилиндрической обечайкой. Кроме того, выступы, за которыми расположены щели, выполнены с разновеликими пазами, расположенными выше щелей, при этом на соседних выступах пазы по высоте расположены в шахматном порядке.

Новым также является то, что щель может быть выполнена трапецеидальной формы.

Щель может быть выполнена закрытой снизу.

Кроме того, щель может быть выполнена непосредственно за выступами, без зазора, против направления вращения полого конуса.

Расположение щелей по образующим усеченного конуса, выполнение щелей высотой не менее 1/6 высоты конуса, с суммарной площадью щелей не менее 30% площади сечения выходного отверстия патрубка для подачи воздуха, все это приводит к максимальному снижению сопротивления выходящему из щелей воздуха, что улучшает равномерность его распределения по конической поверхности усеченного конуса, что в свою очередь улучшает качество диспергированного воздуха и повышает эффективность флотации.

При выполнении щелей высотой менее 1/6 высоты конуса увеличится сопротивление выходящему из щелей воздуху, что приведет к ухудшению условий его распределения по конической поверхности. При этом если высота щелей будет больше 1/3 длины выступов, то основная часть воздуха будет выходить из верхней части щели, что нарушит условия диспергации воздуха на поверхности усеченного конуса. Таким образом, размер щелей выбран нами для обеспечения равномерного распределения выходящего воздуха по всей длине щели с минимальным сопротивлением, что позволяет обеспечить качественное диспергирование воздуха.

Выполнение цилиндрической обечайки у нижнего основания усеченного конуса практически исключает выбросы (пробулькивание) воздуха из нижнего основания усеченного конуса за счет дополнительного сопротивления, создаваемого поверхностью утолщения движению воздуха, выходящего из нижнего основания, что обеспечивает выход воздуха через щели практически при любом его расходе.

Наличие пазов в выступах, за которыми расположены щели, выполненных разновеликими и расположенных выше щелей и в шахматном порядке на соседних выступах, создает условие для диспрегирования воздуха по мере подъема по боковой поверхности усеченного конуса встречным потоком пульпы, проходящим сквозь указанные пазы. Выполнение щелей трапецеидальной формы и расположение их таким образом, что меньшее основание расположено сверху, позволяет предотвратить срыв потока воздуха, поскольку воздух стремится выйти в зоне меньшего сопротивления, что способствует равномерному распределению воздуха по конической поверхности, улучшая качество диспергированного воздуха. Выполнение щелей закрытыми снизу пластиной позволяет также улучшить качество диспергированного воздуха, а следовательно, и стабилизировать процесс флотации. При этом пластина 11, закрывающая щель снизу, служит направляющей для потока воздуха. Выполнение щелей непосредственно за выступами без зазора, против направления вращения полого конуса обеспечивает улучшение распределения воздуха по конической поверхности усеченного конуса, обусловленного тем, что воздух, выходящий из щели, попадает в зону разрежения, образующуюся при вращении аэратора за выступом, как раз в области расположения щели. Таким образом, снижается сопротивление выходящему из щели воздуху.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1 - 4, где на фиг.1 представлен эскиз предлагаемого аэратора; на фиг. 2 - вариант выполнения аэратора с пазами на выступах; на фиг. 3 - вариант выполнения щели трапецеидальной формы; выполнение щели закрытой снизу пластиной 11; на фиг.4 - выполнение щели непосредственно за выступом.

Аэратор содержит полый вал 1, связанный с устройством для подвода воздуха и приводом (не показано). На валу 1 установлен полый усеченный конус 2 с выступами 3 на внешней поверхности.

В верхней части конуса 2 размещен диск 4 с центральным отверстием и лопастями. У нижнего основания корпуса 2 по боковой поверхности за выступами 3 равномерно расположены по крайней мере две щели 5, высота которых H₁ не более 1/3 длины выступов и не менее 1/6 высоты конуса H₂.

На выступах 3 выполнены пазы 6, расположенные выше щелей 5. Пазы 6 выполнены разновеликими, при этом на соседних выступах пазы 6 расположены по высоте в шахматном порядке. У нижнего основания усеченного конуса 2 выполнена цилиндрическая обечайка.

Суммарная площадь щелей 5 составляет не менее 30% площади сечения выходного отверстия 8, патрубка 9 для подачи воздуха, расположенного внутри полого вала 1 и имеющего расширение 10 в нижней части, щели 5 могут быть закрыты снизу пластинами 11.

Аэратор работает следующим образом. Вал 1, а вместе с ним аэратор приводится во вращение от привода (не показано). Воздух по патрубку 9, размещенному внутри полого вала 1, поступает в полость усеченного конуса 2, откуда через равномерно расположенные по поверхности конуса 2 щели 5 выходит в пульпу. При этом воздух поступает в области разрежения, образуемые за выступами 3 при вращении конуса 2. Воздух из щелей 5 устремляется вверх и диспергируется выступами 3. При вращении аэратора через отверстия в диске 4 и его радиальные лопасти засасывается пульпа из верхней части камеры над аэратором, которая выбрасывается затем в радиальном направлении, при этом формируется восходящий поток пульпы. В процессе диспергации воздуха участвует как поток пульпы, обтекающий аэратор, так и поток пульпы, образованный диском 4. При этом зоной наиболее интенсивного диспергирования воздуха будет зона, расположенная за кромками лопастей диска 4. Наличие щелей 5 способствует тому, что основное количество воздуха выходит не через нижнее основание, а через щели, устремляясь вверх по боковой поверхности конуса 2. При этом даже при больших расходах воздуха отсутствует одностороннее пробулькивание воздуха и, кроме того, аэратор оказывается не критичен к осевому смещению. Выполнение щелей 5 по образующим усеченного конуса 2, высотой H₁, не более 1/3 длины выступов 3 и не менее 1/6 высоты H₂ конуса 2 с суммарной площадью не менее 30% площади сечения выходного отверстия 8 патрубка 9, имеющего расширение 10 в нижней части, обуславливает максимальное снижение сопротивления выходящему из щелей 5 воздуха, что улучшает равномерность его распределения по конической поверхности усеченного конуса 2, что в свою очередь улучшает качество диспрегированного воздуха и эффективность флотации.

Выполнение цилиндрической обечайки 7 у нижнего основания усеченного конуса 2 практически исключает выбросы (пробулькивание) воздуха из нижнего основания усеченного конуса за счет дополнительного сопротивления, создаваемого поверхностью утолщения движению воздуха, выходящего из нижнего основания, еще больше способствуя выходу воздуха через щели 5.

Выполнение щелей закрытыми снизу пластиной 11 (см. фиг. 3) еще больше способствует выходу воздуха через щели 5, так как пластина 11 выполняет роль направляющих для потока воздуха, стремящегося выйти через нижнее основание усеченного конуса 2.

Воздух, выйдя из щелей 5, дополнительно диспергируется встречными потоками пульпы, проходящими через пазы 6 и создающими интенсивную местную турбулентность. Расположение пазов 6 на соседних выступах 3 в шахматном порядке и выполнение их разновеликими создает условия для более равномерного диспергирования воздуха по поверхности конуса 2.

Выполнение щелей 5 трапецеидальной формы с меньшим верхним основанием 12 позволяет обеспечить более равномерное распределение воздуха по конической поверхности, т.к. воздух стремится выйти в зоне наименьшего сопротивления.

Выполнение щелей 5 непосредственно за выступами 3 без зазора, против направления вращения полого конуса 2, также обеспечивает улучшение распределения воздуха по конической поверхности за счет того, что воздух, выходящий из щели 5, попадает в зону разрежения, образующегося при вращении аэратора за выступами 3, как раз в области расположения щели 5.

Таким образом, снижается сопротивление выходящему из щелей 5 воздуху.

Равномерное распределение воздуха по конической поверхности аэратора повышает качество диспергированного воздуха, а следовательно, и эффективность флотации.

Испытания предложенного аэратора проводились нами в течение 4-х лет и показали, что применение предлагаемого аэратора позволяет повысить качество аэрации пульпы, снизить энергозатраты на аэрирование и стабилизирует процесс флотации.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

1. А.С. СССР N 1217482, кл. B 03 D 1/14, 1986 г.

2. Заявка N 93032694/03, опубл. в БИ 9610 от 10.04.96 г.- прототип.